漫漫器材发烧路之音响篇之九------为什么前级不可或缺和dac的最佳状态

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fumac

陈年泡菜

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2013-08-20 11:43

四非色发表于 2013-8-20 11:39
濑屎提问：
一般音响的音量控制器都是对模拟信号进行的衰减，不存在采样码率的问题吧！为何你沿用采样码率原理解释？

这个帖子缘起是有些朋友认为dac 内dsp调整音量或者电脑dsp调整音量也是可行的, 所以才开了这样一个帖子, 后面我会讲各种调整音量的方式 本帖最后由 fumac 于 2013-8-20 11:49 编辑

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第 9 帖

四非色

资深泡菜

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2013-08-20 11:39

濑屎提问：
一般音响的音量控制器都是对模拟信号进行的衰减，不存在采样码率的问题吧！为何你沿用采样码率原理解释？

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第 8 帖

fumac

陈年泡菜

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2013-08-20 10:39

@doglan 你现在重新看我昨天发的帖子.是不是可以理解了?

-------------------------------------------------------------------------------------------
理论上每一个bit的动态是6db
24bit的dac 动态范围是144db,
16bit的动态就是96db

你看看下面的图
音量84的时候8vrms输出,假设为24bit动态输出0dbfs
音量14的时候0.064vrms输出,相当于-42db
也就是说前级在衰减了42db之后, 还可以保持-120db的失真,更不要说动态了

假设用dac来衰减42db, 也就是衰减7db
那么你原始文件是24bit的话,24-7=17bit,剩下102db的动态.
如果你的原始文件是16bit的话,16-7=9bit,剩下54db的动态(还不如听mp3呢)

前级的作用是把dac的高性能平移到功放处,无论是放大或者衰减,都需要优质的平移
否则,你前面再好,出来的效果都是垃圾

本帖最后由 fumac 于 2013-8-20 10:42 编辑

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第 7 帖

fumac

陈年泡菜

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2013-08-20 10:32

回到音乐用的adda,下面有个表,
表示了每一个不同的位深度所代表的值,假设最大输出为2v @600ohm=8.2dbm
-----------------------------------------------------------------------------------------------
采样深度 ---可辨识量-------精确度/bit------------------------动态范围
1bit----------2-----------------2v/2=1v
2bit----------4-----------------2v/4=0.5v
4bit----------16--------------- 0.125v--------------------------24dB
8bit----------256--------------7.8125mv----------------------48dB
16bit---------65536-----------30uV---------------------------96db
20bit---------1048576--------1.9uV--------------------------120dB
24bit---------16777216-------0.119uV-----------------------144dB
--------------------------------------------------------------------------------------------------
因为精度越高,每一个位代表的模拟量越小,那么动态就越高
上表可以很清楚的表面
16bit的最大动态范围就是96dB,最低的低噪就是30uV
20bit的最大动态范围就是120dB,最低的低噪就是2uV
24bit的最大动态范围就是144dB,最低的低噪就是0.12uV

最大的动态范围144db是模拟线路无法达到的
因为实际测量上面,一个接头的噪音就是-138dbV
而一个超低噪音600ohm的电阻产生的热噪音大约就是-125~-120dbV
-120dBV可以说是模拟放大的极限.
这也是为什么最好的模拟测试仪器之一AP测试仪,
其精度也就是达到THD+N>-117db的原因
其中主要的问题就是低噪,最低只能达到 0.8~1uV左右
这就是噪音的极限了.

从上面表格得出,实际上20bit已经达到-120db了, 我的dac用20bit测试纯THD也可以达到-120db
但是,他的最低低噪只有2uV,所以动态范围也只有120db,
而24bit的理论低噪可以达到0.12uV,所以取24bit是有一个可实现大于120db动态的空间
所以,高清规格定义在24bit是很适合的一个数字. 超出模拟电路可实现的水平.

ps 反推: 96dB/16=6dB, 120dB/20=6dB, 144dB/24=6dB
从上面得出,每增加1bit的采样深度,动态就增加大约6dB
所以,以后各位一看是10db的采样,那么动态就是60db,12db的采样,动态就是72db

dac的采样深度基础说明基本说完

本帖最后由 fumac 于 2013-8-20 10:37 编辑

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第 6 帖

sz517

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2013-08-20 09:57

衰减比放大更难。。。

我来帮顶了。。。

建议驸马把最近流行的几种前级控制方式都阐述一下。。尤其是对衰减的控制方式。。 本帖最后由 sz517 于 2013-8-20 09:59 编辑

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刘墉

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2013-08-20 09:51

沙发

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第 4 帖

fumac

陈年泡菜

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帖子: 18677

2013-08-20 09:43

dac 和adc是一体的
dac是数模转换, adc 是模数转换

我们来回顾一下数字是怎么描述模拟世界的
很不幸,我又用※※来举这个例子.

年轻的小伙子发育的时候最关心的不是自己的毛长了没有
而是关心女同学有还是没有※※-------------1bit,这就是用1bit的数字去描述※※的结果,有或者没有

稍大一点,偷看过邻家少女洗澡之后
于是他发现,原来咪咪有大有小
于是他把mimi分类成没有/小/中/大----------2bit,%00=没有,%01=小,%10=中,%11=大

再大一点之后,他有仔细观察几万张av照片的经验之后
他更发现,原来世界上的mimi如此之多种多样,2个bit是无法形容mimi之间的大小区别
于是,又把咪咪分成A~Z,26个等级-------------<5bit, %00001=A,%00010=B, 最大为z=%11010

........

好,上面就是ad转换了, 数字世界是用bit的位数来描述模拟世界的某个量的
bit数越多,描述的越精确
16bit 是cd的规格
24bit ,32bit 等就更精确了

说回da,
现在有个数字 %11, 他到底是说mimi有多大呢
这个就需要da转换后我们才知道了
对应的把数字转换成为模拟量就是dac了
在 2bit的咪咪记录系统, %11=大mimi 可能是c可能是F也可能是Z
在 5bit的咪咪记录系统,%11=C,中等mimi C

本帖最后由 fumac 于 2013-8-20 09:52 编辑

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第 3 帖

fumac

陈年泡菜

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主题: 662

帖子: 18677

2013-08-20 09:26

前级放大器,在最初的应用上是因为拾音器的信号弱小
无法直接推功放而产生的
比如唱头,输出信号只有0.1~5mv左右,
不同的结构有不同的输出特性,总而言之都是偏低的
大概是-70db~-50db左右,

如果这个电压直接输入到后级,后级正常的增益为26~32db左右
(不要问为什么,要解析这个问题又是另外一篇文章
这个增益安排是经过很多设计师的几十年经验合理设计的)
也就是说,这些唱头无法匹配后级的输入,所以前级放大器而生

前级放大器的主要功能如下:
1. 放大弱信号
2.衰减强信号
3.音量控制
4.阻抗变换以匹配信号源和后级
5.切换不同的输入信号

在当今变态设计横行的日子,
dac的输出能力非常强
乃至dac的输出可以强悍到直接推动后级输出满功率的状态
很爽的一个事情
于是,很多朋友认为已经不需要前级放大器了
可以直接通过调整dac的输出电平来控制输出的强弱来取得适当的聆听音量
于是, 很多新的发烧友忽略了前级放大器
把钱都用在dac上,然后直接推动有源音箱或者后级功放
系统更简单.........
但是最终发现效果并不如预期的好
于是瞎蒙了.

这个是因为不了解dac的原理
所以下面我先说说dac的原理
本帖最后由 fumac 于 2013-8-20 09:29 编辑

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第 2 帖

fumac

陈年泡菜

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2013-08-20 09:01

缘起这个帖子
https://forum.xitek.com/thread-1051463-1-1-1.html
------------------------------------------------------------------------------------

doglan 发表于 2013-8-19 23:39
我都认真看了，无奈很多基础知识都不懂。我赞同你科学hifi的理念，你的帖子我转到了叉烧网和chh。
就这个问题，我不明白的是为什么——

“音量84的时候8vrms输出,假设为24bit动态输出0dbfs
音量14的时候0.064vrms输出,相当于-42db”

“假设用dac来衰减42db, 也就是衰减7db
那么你原始文件是24bit的话,24-7=17db,剩下102db的动态.”

“前级的作用是把dac的高性能平移到功放处,无论是放大或者衰减,都需要优质的平移”

我想要请教的是：
1.基于什么原理才出来上面这种看起来很惨的换算？
2.为什么用pc播放器或者dac调音这种换算不可避免？将来有没有避免的可能
3.为什么只有用前级才能避免这种情况，原理又是什么？
4.录音制作过程中的专业调音台又是如何做的？目前又都达到了什么水平？

-------------------------------------------------------------------------------------------------------
我独立开个帖子来详细说明这个事情.
也算是一个普及帖子. 我尽量用通俗的例子来阐述其中的关系
只针对普及所以未免有些许瑕疵.

无忌文科发烧的朋友不少

文科没有贬义,学术有专攻
欣赏音乐只要耳朵不聋即可
我尽量用文科也懂的例子来说明白这个事情.

为了探究这个问题,我们做了这样一个测试:
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
1.为了完全一致的横向对比,我们按照6V最高输出电压,不管是dac还是前级,输出对应不同的音量有不同的输出电压,见上表的2,3列
2.相对于前级6档的输出电压,换算出dac输出的对应dbfs数值,见列4. 0dbfs=6V
3.lyna 的低噪根据数据手册上11uV a记权,换算出-99dbm(1k负载). 虽然有不少朋友反映实际测量值是13uv,但是还是以官方公布为准.
4.mhzdac-9018 也调整到6v输出,9018为我们实际测量值
5.所有实际测量数据因为受限于仪器的低噪,所以增加一项去噪的信噪比表,实际按这个参考更准确
6.am51 仪器实际低噪是0.749uV (A记权,1k输入阻抗平衡口)-122.5dbm
7.前级不同音量下面的低噪见下表,

对比结果
1.mhzdac 和 lyna 在相同比较条件下全电压范围带信噪比相差13.5db左右,1.7uv
唯一的原因就是他们之间的低噪差了13.5db 一个是11uv,一个是1.7uv @6V out
2.前级II和lyna 在相同输入条件下比较,信噪比差值从12db~22db(31db 去噪)
3.mhzdac 和 mhzpreampII 之间的比较,除了0dbfs下面前级II差1db(0.5db去噪)外,
音量越低,前级二的信噪比胜出越多最高可达9db(18.2db去噪)

这个证明了,音量调节不能使用dac减位的方法调节,必须采用类似我们设计的前级内部的模拟音量衰减方式,
这个控制方式特别在弱信号水平下面可以极为有效的保留更多的信噪比和细节
这个测试分析结果是和各位前级用户的的试听结果是完全吻合的

关于dac的最佳状态,唯一的选择就是0dbfs输出,或者是-0.1dbfs输出,除非设计错误的产品,
绝大部分正常设计的产品都是这个位置是最佳状态
mhzpreampII 音量控制方式,对于越差的dac小音量情况下提升信噪比的效果越明显

https://forum.xitek.com/thread-1051463-1-1-1.html

本帖最后由 fumac 于 2019-1-4 23:15 编辑

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